PDF《00L中国南极科学考察油囊设计与应用》

1 0t 重量.固定带设计成分段式, 囊体上设置 4条, 两条为吊带, 另外设计两条横向 U形带, 同样绕过 囊体腹部附着在囊体上.在雪橇上固定时, 用 8根 带紧固器的带子分别穿过囊体 U形带的 8个接头, 将油囊与雪橇挂环连接在一起.

6 0

2 极地研究 第25卷 图4方台结构油囊 F i g .

4 .T h ef l e x i b l et a n k s o f t h es q u a r ep l a t e f o r ms t r u c t u r e

1 .

3 囊体材料的确定 囊体材料需要满足对 3号喷气燃料无污染, 适 应内陆考察期间的最低气温 -

4 0 ℃, 以及使用过程 中的强度和复合牢度等性能要求, 同时兼顾运输饮 用水的可能, 还应达到对水质无污染的要求. 热塑性聚氨酯( T P U ) 涂层织物制备的软质油料 容器具有耐低温、 耐老化、 无污染等特点, 已逐步代 替了传统的橡胶织物、 聚氯乙烯( P V C ) 涂层织物容 器[

1 ] .中国已经掌握了 T P U涂层织物生产的关键 技术[

2 ] 、 这一材料制造领域以及相关的容器设计技 术, 总后建筑工程研究所实力雄厚, 设计制造的容器 与同类装备相比强度更高, 质量更轻. T P U涂层织物材料中的骨架增强材料需要根据 容器力学分析确定, 比较科学的方法是针对颠簸程 度开展非线性耦合计算, 对油囊的运输极端情况进 行仿真, 最大振动加速度取

1 6 . 2g ( 为中国昆仑站队 的雪橇振动实际测试结果中的最大值) , 采用显式 积分算法、 A L E流固耦合方法计算振动工况下的动 态响 应, 确定方台形油囊的材料强力必须超过350

0 0N/ 5c m . 能达到此要求的织物有涤纶织物、 锦纶织物甚至强度更高的芳纶织物等, T P U与涤纶 和锦纶的复合技术已基本成熟[

3 ] , 与芳纶的复合在 中国才开始起步[

4 ] , 开展研究的难度和工作量很 大, 由于锦纶织物的变形过大, 因此油囊材料初步确 定为 T P U和涤纶复合的涂层织物. 从现有的高强涂层织物中选择了 R T C f a b r i c M

1 5

0 0 D型TPU涂层织物, 其技术指标如下: 拉伸强度( N/ 5c m ) : T ≥50

0 0 , W≥42

0 0 ;

剥离强度( N/ 5c m ) :≥3

0 0 (

1 8

0 ) ;

涂层涂覆量( g / m

2 ) :

3 0 0±

1 0 ;

克重( g / m

2 ) :

10 5 0±

2 0 ;

低温性能: -

4 0 ℃可折, 不脆裂;

耐油性:

7 0 ℃ ±

1 ℃,

1 4天, 剥离强度( N/ 5c m ) ≥1

8 0 (

1 3

5 ) ;

油品安全性: 符合 G J B

4 2

1 9 ―2

0 0

1 《 软体储油罐 规范》 ;

卫生安全性: 符合《 生活饮用水输配水设备及 防护材料卫生安全评价规范》 (

2 0

0 1 ) .

1 .

4 加工成形 油囊采用高频热合工艺加工成型, 所有的接 缝均用专用密封胶条进行了密封, 经高频热合的 焊缝强度大于材料的本体强度, 加工好的油囊装 油后的形状如图

5 , 额定容量不足

50 0 0L , 将高度 和上底尺寸适当放大, 最终尺寸确定为: 下底尺寸 为21

5 0m m*

18 0 0m m , 上底尺寸为

16 3 0m m*

12 8 0m m , 高度为

14 6 0m m , 此时容量符合设计要 求, 经过进一步改进, 并对底部进行增强( 图6),囊体质量为

5 1k g .固包装尺寸:

10 0 0m m*

80 0m m*

80 0m m , 包装质量

1 3 3k g .共生产

1 2只油囊供中 国第

2 8次南极科学考察使用. 图5油囊运输的模拟试验 F i g .

5 .T h et r a n s p o r t a t i o ns i m u l a t i o nt e s t o f t h ef l e x i b l et a n k s 图6油囊底部增强 F i g .